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      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?

      發(fā)布時(shí)間:2023-04-24 責(zé)任編輯:lina

      【導(dǎo)讀】USB Power Delivery是一種供電標(biāo)準(zhǔn),可以通過USB提供比以前更大、最大達(dá)到100W的電源功率。USB Power Delivery可以通過USB連接來為以前無法支持的PC和顯示器等設(shè)備供電。另一個(gè)特征是可以瞬時(shí)切換供電側(cè)和充電側(cè),從而可以在不產(chǎn)生不必要的熱量的情況下充電。


      1. USB Power Delivery的普及


      USB Power Delivery是一種供電標(biāo)準(zhǔn),可以通過USB提供比以前更大、最大達(dá)到100W的電源功率。


      USB Power Delivery可以通過USB連接來為以前無法支持的PC和顯示器等設(shè)備供電。


      另一個(gè)特征是可以瞬時(shí)切換供電側(cè)和充電側(cè),從而可以在不產(chǎn)生不必要的熱量的情況下充電。


      隨著USB Power Delivery的普及,出現(xiàn)了許多大功率USB充電器。


      除了PC和顯示器外,其他通過USB Power Delivery電源供電的設(shè)備也在增加,預(yù)計(jì)將來會(huì)進(jìn)一步普及。


      2. USB Power Delivery供電設(shè)備產(chǎn)生的噪音


      USB充電器有內(nèi)置的DC-DC轉(zhuǎn)換器,因此可以根據(jù)供電對(duì)象設(shè)備來改變電壓。


      由于支持USB Power Delivery的大功率充電器具有較大的供電電流值,因此DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲往往比以前的USB充電器更大。


      該噪聲是從連接充電器和供電對(duì)象設(shè)備的電纜發(fā)出的,有可能會(huì)干擾設(shè)備的工作和通信。



      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      3. USB Power Delivery供電設(shè)備的噪聲問題


      我們使用USB Power Delivery測(cè)試基板對(duì)供電時(shí)的輻射噪聲進(jìn)行了調(diào)查。


      將測(cè)試基板屏蔽并測(cè)量來自電纜的輻射噪聲后,發(fā)現(xiàn)在500MHz或更低的頻率下會(huì)產(chǎn)生寬帶噪聲,如下圖所示。


      在100到300MHz的范圍內(nèi)確認(rèn)到特別強(qiáng)的輻射噪聲,并且在該范圍內(nèi)相對(duì)于不必要輻射標(biāo)準(zhǔn)值的裕量也更小。



      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      測(cè)量來自USB Power Delivery的輻射噪聲


      4. 噪聲的發(fā)生源和路徑


      噪聲發(fā)生源:


      為了調(diào)查從電纜輻射出的噪聲的發(fā)生源,我們使用了噪聲可視化工具。


      已確認(rèn)到供電側(cè)的電源線(DC-DC轉(zhuǎn)換器及功率電感器)周邊的噪聲電平較高。


      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      未供電和供電時(shí),確認(rèn)USB Power Delivery測(cè)試板(供電側(cè))上的噪聲分布


      對(duì)傳導(dǎo)至測(cè)試基板的USB Type-C接頭引腳的噪聲進(jìn)行測(cè)量,從測(cè)量結(jié)果可以確認(rèn),電源線和GND線的噪聲電平在100至300MHz的范圍內(nèi)較高。


      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      噪音的發(fā)生源:測(cè)量傳導(dǎo)至USB Type-C接頭引腳的噪聲


      噪聲路徑:


      DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪聲會(huì)傳導(dǎo)至電纜并進(jìn)行輻射,如下圖所示:


      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      噪聲路徑


      • 在供電側(cè)的DC-DC轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生開關(guān)噪聲

      • 噪聲通過電源線和GND線從USB接頭泄漏到電纜

      • 從電纜的電源線輻射出來


      5. 使用共模扼流線圈的噪聲對(duì)策方法


      由于電源線和GND線的噪聲電平較高而導(dǎo)致電纜出現(xiàn)噪聲輻射,因此在DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出部分的USB接頭前面接入共模扼流線圈被認(rèn)為是有效的。


      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      使用共模扼流線圈的噪聲對(duì)策方法:接入共模扼流線圈


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      6. 確認(rèn)噪音對(duì)策效果


      我們用測(cè)試基板確認(rèn)了通過共模扼流線圈實(shí)現(xiàn)的輻射噪聲對(duì)策的效果。


      將DLW5BTM142TQ2接入電源線和GND線。(出于加工原因,在此測(cè)試中將電纜的電源線和GND線切斷后接入。


      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      確認(rèn)噪音對(duì)策效果:共模扼流線圈接入位置


      7. 噪聲對(duì)策效果


      如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲?


      噪聲對(duì)策效果:共模扼流線圈接入前后的噪聲比較

      (來源: Murata村田中國(guó)微信公眾號(hào))


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